一种菱形十二面体ZnO/Co3O4笼状结构及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种菱形十二面体ZnO/Co3O4笼状结构及其制备方法和应用，由金属有机骨架结构ZIF

【技术实现步骤摘要】
一种菱形十二面体ZnO/Co3O4笼状结构及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及气体检测
，具体为一种菱形十二面体ZnO/Co3O4笼状结构及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]硫化氢(H2S)是一种常见的空气污染物，主要由石油、天然气工业、煤炭工业和化学加工产生，在环境中广泛存在。这种无色、有毒、易燃的气体会严重危害人类健康，吸入少量高浓度H2S气体甚至会导致死亡。文献报道(Sensors&
[0003]Actuators:B.Chemical 333(2021)129545)基于Pt修饰ZnO纳米棒的H2S气体传感器，其工作温度在260℃对浓度为100ppb H2S的响应值为23.1，较高的温度进一步限制了该传感器的应用。文献报道(Sensors&Actuators:B.Chemical 338(2021)129806)，采用磁控溅射法制备出的CuO修饰的ZnO多孔空心球，尽管由于在检测H2S的过程中生成了导电性较好的CuS使得响应/恢复时间较单纯的ZnO要更短(33/298s)，但是其灵敏性较低，检出限较高等问题依旧限制传感器的进一步应用。因此，有必要开发一种操作流程简单、温度低、高灵敏度、低成本以及稳定的H2S气体传感器。

技术实现思路

[0004]针对以上问题，本专利技术提供了一种菱形十二面体ZnO/Co3O4笼状结构及其制备方法和应用。
[0005]根据本专利技术的一个目的，本专利技术提供一种菱形十二面体ZnO/Co3O4笼状结构，由金属有机骨架结构ZIF
‑
8或ZIF
‑
67经过高温去除骨架中的C元素所形成，由Co3O4均匀的分布在菱形十二面体状的ZnO上。
[0006]根据本专利技术的另一个目的，本专利技术提供了一种菱形十二面体ZnO/Co3O4笼状结构的制备方法，包括如下步骤：
[0007]将适量的二水合醋酸锌(Zn(CH3COO)2·
2H2O)、二甲基咪唑和四水合醋酸钴(C4H6CoO4·
4H2O)溶于甲醇中，在常温下搅拌2
‑
5h后获得对应的中间产物，接着通过在空气气氛中热还原得到对应产物。
[0008]进一步地，具体包括如下步骤：
[0009]S1,配置ZIF前驱体溶液：
[0010]将一定量的2
‑
甲基咪唑倒入低碳醇中超声直至完全溶解，液体呈现无色透明状；
[0011]S2,制备ZnO/Co3O4前驱体：
[0012]将钴化合物和锌化合物分别加入到正在搅拌的2
‑
甲基咪唑甲醇溶液中直到溶液中出现沉淀为止，离心，干燥，收集；
[0013]S3，制备ZnO/Co3O4菱形十二面体：
[0014]将S2中的经洗涤、干燥后的前驱体通过在空气气氛中热还原得到菱形十二面体ZnO/Co3O4笼状结构。
菱形十二面体。
[0034]实施例2
[0035]一种用于H2S快速响应检测的ZnO/Co3O4菱形十二面体，本实施例的ZnO/Co3O4菱形十二面体制备方法如下：
[0036](1)将1.3120g 2
‑
甲基咪唑倒入20mL甲醇中超声直至完全溶解，液体呈现无色透明状，配置成前驱体溶液。
[0037](2)将0.0067g乙酸钴和0.5430g乙酸锌分别加入前驱体溶液中，完全溶解后搅拌，在室温下搅拌3h，离心、洗涤、干燥、得到前驱体。
[0038](3)经洗涤、干燥后的前驱体通过在空气气氛中热还原(300℃
‑
1h)得到ZnO/Co3O4菱形十二面体。
[0039]实施例3
[0040]一种用于H2S快速响应检测的ZnO/Co3O4菱形十二面体，本实施例的ZnO/Co3O4菱形十二面体制备方法如下：
[0041](1)将1.3120g 2
‑
甲基咪唑倒入20mL甲醇中超声直至完全溶解，液体呈现无色透明状，配置成前驱体溶液。
[0042](2)将0.0067g乙酸钴和0.5430g乙酸锌分别加入前驱体溶液中，完全溶解后搅拌，在室温下搅拌4h，离心、洗涤、干燥、得到前驱体。
[0043](3)经洗涤、干燥后的前驱体通过在空气气氛中热还原(300℃
‑
1h)得到ZnO/Co3O4菱形十二面体。
[0044]实施例4
[0045]一种用于H2S快速响应检测的ZnO/Co3O4菱形十二面体，本实施例的ZnO/Co3O4菱形十二面体制备方法如下：
[0046](1)将1.3120g 2
‑
甲基咪唑倒入20mL甲醇中超声直至完全溶解，液体呈现无色透明状，配置成前驱体溶液。
[0047](2)将0.0067g乙酸钴和0.5430g乙酸锌分别加入前驱体溶液中，完全溶解后搅拌，在室温下搅拌5h，离心、洗涤、干燥、得到前驱体。
[0048](3)经洗涤、干燥后的前驱体通过在空气气氛中热还原(300℃
‑
1h)得到ZnO/Co3O4菱形十二面体。
[0049]实施例5
[0050]一种用于H2S快速响应检测的ZnO/Co3O4菱形十二面体，本实施例的ZnO/Co3O4菱形十二面体制备方法如下：
[0051](1)将1.3120g 2
‑
甲基咪唑倒入20mL甲醇中超声直至完全溶解，液体呈现无色透明状，配置成前驱体溶液。
[0052](2)将0.0067g乙酸钴和0.5430g乙酸锌分别加入前驱体溶液中，完全溶解后搅拌，在室温下搅拌4h，离心、洗涤、干燥、得到前驱体。
[0053](3)经洗涤、干燥后的前驱体通过在空气气氛中热还原(400℃
‑
1h)得到ZnO/Co3O4菱形十二面体。
[0054]实施例6
[0055]一种用于H2S快速响应检测的ZnO/Co3O4菱形十二面体，本实施例的ZnO/Co3O4菱形
十二面体制备方法如下：
[0056](1)将1.3120g 2
‑
甲基咪唑倒入20mL甲醇中超声直至完全溶解，液体呈现无色透明状，配置成前驱体溶液。
[0057](2)将0.0067g乙酸钴和0.5430g乙酸锌分别加入前驱体溶液中，完全溶解后搅拌，在室温下搅拌4h，离心、洗涤、干燥、得到前驱体。
[0058](3)经洗涤、干燥后的前驱体通过在空气气氛中热还原(500℃
‑
1h)得到ZnO/Co3O4菱形十二面体。
[0059]实施例7
[0060]一种用于H2S快速响应检测的ZnO/Co3O4菱形十二面体，本实施例的ZnO/Co3O4菱形十二面体制备方法如下：
[0061](1)将1.3120g 2
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甲基咪唑倒入20mL甲醇中超声直至完全溶解，液体呈现无色透明状，配置成前驱体溶液。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种菱形十二面体ZnO/Co3O4笼状结构，其特征在于，由金属有机骨架结构ZIF
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8或ZIF
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67经过高温去除骨架中的C元素所形成。2.一种菱形十二面体ZnO/Co3O4笼状结构的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将适量的二水合醋酸锌(Zn(CH3COO)2·
2H2O)、二甲基咪唑和四水合醋酸钴(C4H6CoO4·
4H2O)溶于甲醇中，在常温下搅拌2
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5h后获得对应的中间产物，接着通过在空气气氛中热还原得到对应产物。3.根据权利要求2所述的菱形十二面体ZnO/Co3O4笼状结构的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：S1,配置ZIF前驱体溶液：将一定量的2
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甲基咪唑倒入低碳醇中超声直至完全溶解，液体呈现无色透明状；S2,制备ZnO/Co3O4前驱体：将钴化合物和锌化合物分别加入到正在搅拌的2
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甲基咪唑甲醇溶液中直到溶液中出现沉淀为止，离心，干燥，收集；S3，制备ZnO/Co3O4菱形十二面体：将S2中的经洗涤、干燥后的前驱体通过在空气气氛中热还原得到菱形十二面体ZnO/Co3O4笼状结构。4.根据权利要求3所述的菱形十二面体ZnO/Co3O4笼状结构的制备方法，其特征在于，S1中的前驱体溶液中其低碳醇为无水甲醇，待2
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甲基咪唑完全溶解以后...

【专利技术属性】
技术研发人员：张浩力，张永辉，张文杰，
申请(专利权)人：郑州轻工业大学，
类型：发明
国别省市：